Svenskt instrument sorterar brus åt Swarm

Swarm mapping of Earth's crust
Swarm mapping of Earth's crust
19 december 2007

I november började tekniker på EADS-Astrium bygga på de tre satelliterna som ingår i Swarm-projektet. De ska under sina planerade fyra år ge den bästa bilden någonsin av det jordmagnetiska fältet och hur det förändras – hur det förändras med tiden och om det finns oväntade störningar i det, så kallade anomalier. Svenska rymdfysiker bidrar med ett instrument som ska neutralisera det "brus" som norrskenet ger upphov till.

Satelliterna i Swarm-projektet kommer att mäta magnetfältet med mer än dubbelt så hög upplösning som tidigare satelliter. Forskarna hoppas också få bättre kunskaper om jordens inre, och bland annat kanske förklara de plötsliga förändringar i jordkärnans magnetfält som ibland inträffar.

En bättre förståelse för det geomagnetiska fältet kommer också att hjälpa forskarna förstå de atmosfärsprocesser som driver vädret och klimatet, och kommer att bidra till kunskaperna om rymdväder, och om de strålningsrisker som astronauter och satelliter utsätts för i rymden.

Om allt går enligt beräkningarna kommer Swarm att sändas upp i oktober 2010.

Norrskenet stör mätningarna

Norrskenet är en källa till problem för Swarm. Norrskenet är en form av strömmar i rymdens plasma, och sådana är en ovälkommen störning för forskare som vill mäta magnetfältet, som kommer från strömmar i jordens inre.

– Norrskenet ger upphov till elektriska strömmar i norrskenszonerna, vilket ger ett brus för Swarms instrument, säger Jan-Erik Wahlund på Institutet för rymdfysik, IRF, i Uppsala.

Detta visste det kanadensiska team vars instrument CEFI ska mäta joner och de elektriska fälten i rymden som Swarm-satelliterna passerar igenom. De behövde därför något som kan mäta hur stora störningarna är.

– Kanadensarna visste att de behövde en Langmuir-prob, säger Jan-Erik Wahlund. Så de kontaktade dem som de visste var bäst på det – oss!

Detta är inget tomt skryt från Jan-Erik Wahlunds sida. IRF har Langmuir-prober på ESA:s och NASA:s Saturnuskretsare Cassini, på ESA:s kometjägare Rosetta, ESA:s svenskbyggda teknikdemonstrator SMART-1, och kommer att sända med en på ESA:s och den japanska rymdorganisationen JAXA:s Merkurius-sond BepiColombo som planeras sändas upp 2013.

ESA:s brus är IFR:s signal

För IRF blir Langmuir-proben – eller proberna, för det sitter en dubbel Langmuir-prob i CEFI – ett sätt att slå två flugor med en smäll.

– Deras brus är vår signal, säger Jan-Erik Wahlund. Tack vare mätningarna med Langmuir-proben går det att korrigera Swarms mätningar och få en mycket bättre bild av magnetfältet, och vi får en bild av strömmarna i norrskenet.

Just strömmar i norrskenet ligger IRF varmt om hjärtat eftersom institutet som en av sina specialiteter har rymdväder, det vill säga rymdens och solens inverkan på jorden. Swarm är ESA:s första satellit som ska studera rymdväder.

– Vi såg det som en möjlighet att ytterligare utveckla våra instrument. Det kan vi sedan även ha nytta av på missioner ut i solsystemet, säger Jan-Erik Wahlund.

Dansk föregångare

Swarm består av en "svärm" av tre satelliter. Två av dem går i parallella banor på strax under 500 kilometers höjd, medan den tredje går i en egen bana på strax över 500 kilometers höjd. Anledningen till att ESA väljer att sända upp tre satelliter är för att kunna mäta förändringar över tiden och i rummets tre dimensioner.

Alla tre satelliterna är identiska, knappa tio meter långa, och bär på samma instrument. IRF ska följaktligen leverera tre instrumentpaket till projektet.

– Det första instrumentpaketet är levererat, testat och klart. Det andra levereras i dagarna, och det tredje efter jul, berättar Jan-Erik Wahlund.

Swarm bygger vidare på data bland annat från den danska Oerstedt-satelliten, som sändes upp 1999. Forskarna insåg redan då att det skulle behövas flera satelliter som arbetade tillsammans för att dra full nytta av den tekniska utvecklingen på instrumentsidan. I och med Swarm – som i begynnelsen bygger på ett danskt förslag – har nu ESA nått dit.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.